(57)【要約】【課題】低周波数帯域を用いる電力線搬送通信において、できるだけ周波数分割多重方式による通信を行えるようにする。【解決手段】第１の電力線搬送通信装置１は、周波数多重分割方式の広帯域同期信号と単一周波数同期信号とを含む同期信号を送信信号に付加するプリアンブル付加部１２３を備え、第２の電力線搬送通信装置１は、広帯域同期信号検出部１６Ａ及び単一周波数同期信号検出部１６Ｂを有する同期検出部１６を備え、同期検出部１６は、広帯域同期信号が検出された場合に、検出された広帯域同期信号を用いて第１の同期確立処理を実行し、単一周波数同期信号が検出され、かつ第１の同期確立処理が失敗した場合、検出された広帯域同期信号及び単一周波数同期信号を用いて第２の同期確立処理を実行し、単一周波数同期信号が検出され、第１の同期確立処理が実行されない場合、検出された単一周波数同期信号を用いて第３の同期確立処理を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の電力線搬送通信装置が低周波数帯域を用いて周波数多重分割方式の電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムであって、
前記第１の電力線搬送通信装置は、
少なくとも１個の前記周波数多重分割方式の広帯域同期信号と少なくとも１個の単一周波数同期信号とを含む同期信号を送信信号に付加する同期信号付加手段を備え、
前記第２の電力線搬送通信装置は、
伝送路経由で到来する前記送信信号から前記広帯域同期信号を検出する広帯域同期信号検出部、及び伝送路経由で到来する前記送信信号から前記単一周波数同期信号を検出する単一周波数同期信号検出部を有する同期検出手段を備え、
前記同期検出手段は、
前記広帯域同期信号検出部により前記広帯域同期信号が検出された場合に、検出された前記広帯域同期信号を用いて周波数多重分割方式による通信を行うための第１の同期確立処理を実行し、
前記単一周波数同期信号検出部により前記単一周波数同期信号が検出され、かつ前記第１の同期確立処理が失敗した場合、検出された前記広帯域同期信号及び前記単一周波数同期信号を用いて周波数多重分割方式による通信を行うための第２の同期確立処理を実行し、
前記単一周波数同期信号検出部により前記単一周波数同期信号が検出され、かつ前記第１の同期確立処理が実行されない場合、検出された前記単一周波数同期信号を用いて周波数多重分割方式による通信を行うための第３の同期確立処理を実行することを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項２】
前記第１の電力線搬送通信装置は、
前記単一周波数同期信号の搬送波周波数と同じ周波数を搬送波周波数とする位相変調方式を含む複数の変調方式の中から選択される一の変調方式を用いて搬送波信号を変調することにより前記送信信号を生成する変調手段をさらに備え、
前記第２の電力線搬送通信装置は、
前記第２又は第３の同期確立処理が失敗した場合、前記変調手段が前記送信信号の変調に用いる変調方式を前記位相変調方式に切り替える制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記広帯域同期信号検出部による前記広帯域同期信号の検出数が所定値以下であるか否かに応じて、前記変調手段が前記送信信号の変調に用いる変調方式を制御することを特徴とする請求項２に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項４】
低周波数帯域を用いて周波数多重分割方式の電力線搬送通信を行う電力線搬送通信装置であって、
少なくとも１個の前記周波数多重分割方式の広帯域同期信号と少なくとも１個の単一周波数同期信号とを含む同期信号を送信信号に付加することを特徴とする電力線搬送通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力線搬送通信システム及び電力線搬送通信装置に関し、特に低周波数帯域を用いて通信を行う電力線搬送通信システム及び電力線搬送通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力線に１０ｋＨｚ以上の高周波電流を重畳して通信を行う電力線搬送通信（ＰＬＣ，Power Line Communications）が注目されている。以前は、電力線搬送通信の周波数帯域としては１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの帯域のみが認められていたが、２００６年１０月の電波法令改正により、屋内限定ではあるものの２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚのより高帯域を用いることが認められた。これに伴い、数十〜数百Ｍｂｐｓの高速通信が可能になったことから、特に家庭内やオフィス内での利用に注目が集まっている。
【０００３】
しかし実際には、電力線搬送通信の利用用途には屋外のものが多い。例えば、電気メーターの検針（データ収集）のために用いる例や、遠隔地からの機器制御に用いる例などである。このような用途では、従来通り、１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの帯域（以下、低周波数帯域という。）が用いられる。
【０００４】
ここで、低周波数帯域を用いる電力線搬送通信装置における法制度について、簡単に説明しておく。
【０００５】
電波法では低周波数帯域を用いる電力線搬送通信装置を高周波利用設備として分類し、電波法施行規則は、高周波利用設備を免許不要で利用が可能となる型式制度を規定している。その中で一般用途として使える区分は「特別搬送式デジタル伝送装置」であり、型式指定のための具体的な条件が変調方式ごとに表１のように規定されている（施規第４６条の２第四号。一部の条件のみ抜粋。）。
【０００６】
【表１】
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【０００７】
この低周波数帯域にて使われる変調方式として、以下の説明例示では、１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚを用いる「スペクトル拡散方式以外の変調方式」としての周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，直交波周波数分割多重)変調方式など）と、１１５ｋＨｚ又は１３２ｋＨｚを用いる位相変調方式（位相振幅変調方式を含む。）とする。以下、特に断らない限り、周波数分割多重方式と言えば前者を指し、位相変調方式と言えば後者を指すことにする。なお、特許文献１〜３には、ＯＦＤＭ変調方式を用いる電力線搬送通信装置の例が開示されている。
【０００８】
周波数分割多重方式は、１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの帯域をフルに用い、かつサブキャリアごとの適応変調を行えるので、比較的高速かつ信頼性の高い通信を実現できるという利点を有する。一方で、現行の電波法施行規則では全サブキャリアの合計出力値が１００ｍＷ以下に制限されるため、ノイズが多い環境下での通信や遠方との通信には不向きである。
【０００９】
位相変調方式は、周波数分割多重方式に比べると低速な通信しかできないが、３５０ｍＷの出力を出せるので、ノイズが多い環境下での通信や遠方との通信に有効である。
【００１０】
ところで、通信を行うためには、受信装置が受信信号に同期する必要がある。電力線搬送通信では、受信信号の先頭には既知の同期信号を含むプリアンブルが付加されており、受信装置はこの同期信号を用いて受信信号に同期する。
【００１１】
低周波数帯域全体を用いる周波数分割多重方式を用いる場合にあっては、同期信号として低周波数帯域全体にわたる帯域幅を有する広帯域同期信号が用いられ、受信側でこの広帯域同期信号が正しく検出された場合に同期が確立し、周波数分割多重方式による通信が開始される。
【特許文献１】特開２００２−２８０９３９号公報
【特許文献２】特開２００２−３４４４１７号公報
【特許文献３】特開２００８−９８８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、受信側で広帯域同期信号が正しく検出されずに同期を確立できない場合、通信環境が周波数分割多重方式による通信を全く許さない状態であるかというと、必ずしもそうではない。このこと自体は当然のことであるが、低周波数帯域を用いる電力線搬送通信ではそのような場合が特に多くなっている。これは、電波法施行規則により広帯域信号の出力レベルが１００ｍＷ以下に制限されているために、広帯域同期信号を用いた同期確立自体が困難になっていることによるものである。
【００１３】
低周波数帯域を用いる電力線搬送通信では、できるだけ周波数分割多重方式による通信を行えるようにすることが求められており、上記のように同期確立の困難性が原因で電力線搬送通信を行えないことは好ましくない。
【００１４】
したがって、本発明の目的の一つは、低周波数帯域を用いる電力線搬送通信において、できるだけ周波数分割多重方式による通信を行えるようにした電力線搬送通信システム及び電力線搬送通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明による電力線搬送通信システムは、第１及び第２の電力線搬送通信装置が低周波数帯域を用いて周波数多重分割方式の電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムであって、前記第１の電力線搬送通信装置は、少なくとも１個の前記周波数多重分割方式の広帯域同期信号と少なくとも１個の単一周波数同期信号とを含む同期信号を送信信号に付加する同期信号付加手段を備え、前記第２の電力線搬送通信装置は、伝送路経由で到来する前記送信信号から前記広帯域同期信号を検出する広帯域同期信号検出部、及び伝送路経由で到来する前記送信信号から前記単一周波数同期信号を検出する単一周波数同期信号検出部を有する同期検出手段と、前記広帯域同期信号検出部により前記広帯域同期信号が検出された場合に、検出された前記広帯域同期信号を用いて周波数多重分割方式による通信を行うための第１の同期確立処理を実行し、前記単一周波数同期信号検出部により前記単一周波数同期信号が検出され、かつ前記第１の同期確立処理が失敗した場合、検出された前記広帯域同期信号及び前記単一周波数同期信号を用いて周波数多重分割方式による通信を行うための第２の同期確立処理を実行し、前記単一周波数同期信号検出部により前記単一周波数同期信号が検出され、かつ前記第１の同期確立処理が実行されない場合、検出された前記単一周波数同期信号を用いて周波数多重分割方式による通信を行うための第３の同期確立処理を実行する同期確立手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、単一周波数同期信号の周波数として１１５ｋＨｚ又は１３２ｋＨｚのいずれかを用いることにより、広帯域同期信号を１００ｍＷ（全サブキャリアの合計出力値）で、単一周波数同期信号を３５０ｍＷで、それぞれ伝送路に送出することが可能になる。これにより、広帯域同期信号のみにより同期信号を構成した場合には同期が確立できない程度の伝送路状態（第１の同期確立処理が実行されないか又は失敗するような場合）であったとしても、単一周波数同期信号で同期が取れるので、できるだけ周波数分割多重方式による通信を行えるようになっている。
【００１７】
上記電力線搬送通信システムにおいて、前記第１の電力線搬送通信装置は、前記単一周波数同期信号の搬送波周波数と同じ周波数を搬送波周波数とする位相変調方式を含む複数の変調方式の中から選択される一の変調方式を用いて搬送波信号を変調することにより前記送信信号を生成する変調手段をさらに備え、前記第２の電力線搬送通信装置は、前記第２又は第３の同期確立処理が失敗した場合、前記変調手段が前記送信信号の変調に用いる変調方式を前記位相変調方式に切り替える制御手段をさらに備えることとしてもよい。これによれば、周波数分割多重方式を諦めて位相変調方式に切り替えるタイミングを、適切に判定することができるようになる。
【００１８】
上記電力線搬送通信システムにおいて、前記制御手段は、前記広帯域同期信号検出部による前記広帯域同期信号の検出数が所定値以下であるか否かに応じて、前記変調手段が前記送信信号の変調に用いる変調方式を制御することとしてもよい。これによれば、周波数分割多重方式を諦めて位相変調方式に切り替えるタイミングを、より適切に判定することができるようになる。
【００１９】
また、本発明による電力線搬送通信装置は、低周波数帯域を用いて周波数多重分割方式の電力線搬送通信を行う電力線搬送通信装置であって、少なくとも１個の前記周波数多重分割方式の広帯域同期信号と少なくとも１個の単一周波数同期信号とを含む同期信号を送信信号に付加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、低周波数帯域を用いる電力線搬送通信において、できるだけ周波数分割多重方式による通信を行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態による電力線搬送通信装置１のシステム構成及び機能ブロックを示す図である。同図に示すように、電力線搬送通信装置１は、インタフェース部５、通信部１０、選択部１１、変調部１２（変調手段）、送信部１３、マルチプレクサ１４、受信部１５、同期検出部１６（同期検出手段）、制御部１７、復調部１８、選択部１９の各機能部を備えて構成される。
【００２３】
この電力線搬送通信装置１は、同様の構成を有する他の電力線搬送通信装置１とともに電力線搬送通信システムを構成する。そして、電力線搬送通信装置１間で電力線搬送通信を行う。具体的な例を挙げると、例えば家庭用電気メーターの検針に用いる場合には、電力線搬送通信装置１は電柱と各家庭のメーターとにそれぞれ設置され、その間に架設された電力線を用いて、相互に通信を行う。
【００２４】
インタフェース部５は、図示しないＣＰＵなどの上位装置とのインタフェースであり、上位装置から上位レイヤデータを受け取り、通信部１０に出力する。また、通信部１０から上位レイヤデータの入力を受け、上位装置に出力する。通信部１０はヘッダーを含む送受信信号の処理を行う機能部であり、例えばＤＳＰ(Digital Signal Processor)によって構成される。具体的な処理としては、インタフェース部５から送信すべき上位レイヤデータの供給を受け、パイロットデータや宛先ＭＡＣアドレスなどを含むヘッダーと誤り訂正のための巡回冗長符号とを付加し、送信データとして選択部１１に送出する。また、選択部１９からヘッダーと上位レイヤデータとを含む受信データの入力を受け、その中のヘッダーに応じた処理及び誤り訂正処理を行うとともに、上位レイヤデータのインタフェース部５への出力を行う。
【００２５】
なお、ヘッダーに応じた処理には、受信データに対する所定の応答データ(Acknowledge)を、上記送信データのひとつとして送信する処理が含まれる。すなわち、通信部１０は、他の電力線搬送通信装置１から信号を受信したら、その都度応答データを返送するよう構成されている。なお、応答データを含む信号を応答信号という。したがって、通信部１０は、応答データ以外の送信データを送信したにも関わらず送信してから所定時間内に応答データを受信しない場合には、正常に受信されなかったものとして、送信データの再送を行う。
【００２６】
また、電力線搬送通信装置１はＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)方式により通信を行うよう構成されている。すなわち、通信部１０は、送信を開始する前に一度受信を試み（キャリアセンス）、他の装置の送信信号が検知されなければ、送信データの送信を行う。他の装置の送信信号が検知された場合には、その送信信号の送信終了を監視し、送信終了が検知された場合に所定時間待機してから送信データの送信を行う。なお、この所定時間は待機回数の増加に応じて短くなるよう決定される。通信開始時のネゴシエーションは行われない。
【００２７】
選択部１１は、制御部１７の指示に従い、変調部１２が対応している複数の変調方式の中から一の変調方式を選択する。本実施の形態では、変調部１２はＯＦＤＭ変調方式（周波数分割多重方式）、１１５ｋＨｚの位相変調方式、１３２ｋＨｚの位相変調方式の３方式に対応しているので、これらの中から選択することになる。後述するように、変調部１２はこれらの変調方式ごとに入力端を有しており、選択部１１は、通信部１０から入力された送信データを、選択した変調方式に対応する入力端に対して出力する。
【００２８】
ここで、制御部１７による変調方式の決定について説明しておく。制御部１７は、通信開始時に、選択部１１に１つ目の変調方式（例えばＯＦＤＭ変調方式）を選択させる。そして、その状態で、通信部１０に送信データを送出させる。すると、送信部１３は１つ目の変調方式で変調された搬送波信号を送信することになり、受信側の電力線搬送通信装置１は、受信できた場合には応答信号を返送してくることになる。制御部１７は、この応答信号が受信部１５により受信されたか否か（すなわち、応答データが通信部１０により受信されたか否か）に応じて、選択部１１が選択する変調方式を変更する。つまり、制御部１７は、ある変調方式での通信が不可能な通信状態である場合にそれを検出し、他の変調方式に切り替えている。
【００２９】
変調部１２は、複数の変調方式から選択される一の変調方式を用い、送信データに基づいて搬送波信号を変調する。具体的には、ＯＦＤＭ変調方式による変調を行うＯＦＤＭ変調部１２０と、１１５ｋＨｚの位相変調方式による変調を行う位相変調部１２１と、１３２ｋＨｚの位相変調方式による変調を行う位相変調部１２２とを有し、いずれかを用いて搬送波信号の変調を行う。以下、それぞれについて詳しく説明する。
【００３０】
図２（ａ）はＯＦＤＭ変調部１２０の内部構成を示す図である。同図に示すように、ＯＦＤＭ変調部１２０は、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル変換）部１２６、サブキャリア変調部１２７、及びＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）部１２８を含んで構成される。このうち、Ｓ／Ｐ部１２６は送信データのシリアル入力を受け付ける入力端を有しており、この入力端を介して通信部１０から入力された送信データを、サブキャリアごとのストリームを有するパラレルデータに変換する。
【００３１】
サブキャリア変調部１２７は、Ｓ／Ｐ部１２６からのデータを周波数空間及び時間空間に割り当て、且つサブキャリアごとに、所与の位相変調方式（一次変調としての位相変調方式。位相振幅変調方式を含む。）に従って複素平面にマッピングする処理を行う。例えば６４ＱＡＭを用いる場合、複素平面上の６４点のいずれかにマッピングすることになる。
【００３２】
ＩＦＦＴ部１２８は、二次変調としてのＯＦＤＭ変調を行う。すなわち、サブキャリア変調部１２７で決定されたサブキャリアごとの変調データを一括してＩＦＦＴ部１２８により逆フーリエ変換を行う。以上が、ＯＦＤＭ変調部１２０での変調処理である。
【００３３】
位相変調部１２１，１２２は、送信データのシリアル入力を受け付ける入力端をそれぞれ有しており、入力された送信データに基づいて、それぞれ１１５ｋＨｚの搬送波信号及び１３２ｋＨｚの搬送波信号を位相変調する。
【００３４】
変調部１２は、さらにプリアンブル付加部１２３（同期信号付加手段）とレベル制御部１２４とを有する。プリアンブル付加部１２３は、ＯＦＤＭ変調部１２０又は位相変調部１２１，１２２が以上のようにして得た変調信号に既知の同期信号を含む所定のプリアンブルを付加し、レベル制御部１２４に出力する。プリアンブル付加部１２３の内部構成及び同期信号については、後に詳細に説明する。
【００３５】
レベル制御部１２４は、プリアンブル付加部１２３が出力した信号の振幅を、変調処理に用いた変調方式に応じて制御する。すなわち、ＯＦＤＭ変調部１２０で変調された信号（ＯＦＤＭ信号）については、伝送路に送出されるときの各サブキャリアの振幅の合計値が１００ｍＷ又は１００ｍＷ以下になるよう、振幅を制御する。ここで、「伝送路に送出されるとき」とは、後述するＡＭＰ部１３２で増幅された後という趣旨である。一方、位相変調部１２１，１２２で変調された信号については、伝送路に送出されるときの振幅が３５０ｍＷ又は３５０ｍＷ以下になるよう、振幅を制御する。これらの数値は、上述した表１に示した電波法施行規則の規定（搬送波出力）に則ったものである。
【００３６】
なお、変調部１２の処理はデジタル処理で行われており、変調部１２が出力する信号はデジタル値で示される振幅を有するデジタル信号である。
【００３７】
送信部１３は、変調部１２から入力された信号を、伝送路に送出可能な信号に変換するための構成を有している。
【００３８】
図２（ｂ）は送信部１３の内部構成を示す図である。同図に示すように、送信部１３は、変調部１２から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ（デジタル／アナログ変換）部１３０と、Ｄ／Ａ部１３０の出力信号から不要な高周波成分を取り除くＬＰＦ（ローパスフィルタ）部１３１と、ＬＰＦ部１３１を通過した信号を所定の増幅率で増幅するＡＭＰ（増幅）部１３２とを含んで構成される。ＡＭＰ部１３２から出力された信号はマルチプレクサ１４を介して伝送路に送出される。
【００３９】
ここで、以上のようにして伝送路に送出される信号の信号フォーマットについて、まとめておく。
【００４０】
図３は、伝送路に送出される信号の信号フォーマットの例を示す図である。同図に示すように、送出される信号は、通信部１０によって生成されたヘッダー、誤り訂正用の冗長データ、及び上位レイヤデータ（以上、送信データ。）に基づいて変調された搬送波信号と、プリアンブル付加部１２３によって付加されたプリアンブルとから構成される。ヘッダーには、所定のパイロットデータや宛先ＭＡＣアドレス（宛先である電力線搬送通信装置１のＭＡＣアドレス）、自局ＭＡＣアドレスなどが含まれる。なお、宛先ＭＡＣアドレスとして、所定のブロードキャストアドレスを含めることも可能である。この場合、受信し得るすべての電力線搬送通信装置１が図３に示した信号を受信し、応答信号を返送することになる。
【００４１】
なお、上述したようにサブキャリア変調部１２７や位相変調部１２１，１２２は位相変調を行うが、一口に位相変調といっても、伝送速度の異なる各種の変調方式がある。例えば、ＢＰＳＫ、π／４シフトＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどである。これらのうちいずれを用いるかについては、予め決定されていることとしてもよいが、所謂適応制御を行うことで、伝送路状態に応じて適応的に決定することとしてもよい。この場合、上位レイヤデータ部分は適応的に決定される変調方式により変調する一方で、ヘッダー部分は伝送路状態が比較的悪い場合にも通信可能な既定の変調方式（例えばＢＰＳＫ）を用いて変調することとし、上位レイヤデータ部分の変調方式を示す情報（変調方式情報）をヘッダーに含めるようにすることが好ましい。これにより、受信側の電力線搬送通信装置１は、初めにヘッダー部分を復調し、その中の変調方式情報を参照することで、上位レイヤデータ部分の変調方式を取得することができるようになる。
【００４２】
受信部１５は、伝送路に到来した信号を受信し、復調部１８の処理に供するためのデジタル信号に変換するための構成を有している。
【００４３】
図２（ｃ）は受信部１５の内部構成を示す図である。同図に示すように、受信部１５は、マルチプレクサ１４を介して受信された信号から不要な高周波成分を取り除くＬＰＦ（ローパスフィルタ）部１５０と、ＬＰＦ部１５０を通過した信号を増幅するＡＭＰ（増幅）部１５１と、増幅後の信号をサンプリングしてデジタル信号に変換し、復調部１８に出力するＡ／Ｄ（アナログ／デジタル変換）部１５２とを含んで構成される。
【００４４】
同期検出部１６は、受信部１５から出力されたデジタル信号に上述した既知の同期信号が含まれているか否かを監視する。含まれていることが検出された場合、受信信号との同期確立処理を行い、同期確立処理を行ったことを示す情報を制御部１７に通知する。この通知を受けた制御部１７は、復調部１８に復調処理を開始させる。同期検出部１６の内部構成についても、後に詳細に説明する。
【００４５】
復調部１８は、受信部１５から入力されるデジタル信号を、複数の変調方式を用いて復調する。具体的には、ＯＦＤＭ変調方式による受信信号の復調を行うＯＦＤＭ復調部１８０と、１１５ｋＨｚの位相変調方式による受信信号の復調を行う位相復調部１８１と、１３２ｋＨｚの位相変調方式による受信信号の復調を行う位相復調部１８２とを有し、これらにより並行して受信信号の復調を行う。以下、それぞれについて詳しく説明する。
【００４６】
図２（ｄ）はＯＦＤＭ復調部１８０の内部構成を示す図である。同図に示すように、ＯＦＤＭ復調部１８０は、ＦＦＴ（フーリエ変換）部１８３、サブキャリア復調部１８４、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル変換）部１８５を含み、受信信号がＯＦＤＭ変調されていると仮定してＯＦＤＭ復調を行う。すなわち、ＦＦＴ部１８３は、受信信号をフーリエ変換してサブキャリアごとの信号を取得し、サブキャリア復調部１８４に出力する。サブキャリア復調部１８４は、上述したようにして決められる位相変調方式に従って、サブキャリアごとに信号のデマッピングを行い、サブキャリアごとのストリームからなるパラレルデータを取得し、Ｐ／Ｓ部１８５に出力する。Ｐ／Ｓ部１８５は、サブキャリア復調部１８４から入力されるパラレルデータをシリアルデータに変換し、選択部１９に出力する。
【００４７】
位相復調部１８１，１８２は、入力されたデジタル信号がそれぞれ１１５ｋＨｚの搬送波信号及び１３２ｋＨｚの搬送波信号の変調信号であると仮定して位相復調を行い、選択部１９に出力する。
【００４８】
選択部１９は、復調部１８から入力される各復調データ（ＯＦＤＭ復調部１８０、位相復調部１８１，１８２でそれぞれ復調により得られたデータ）に上記パイロットデータが含まれているか否かを判定する。そして、パイロットデータが含まれている復調データを選択し、通信部１０に出力すると同時に判定結果を制御部１７に伝える。この選択を行うようにすることで、３つの変調方式のいずれで変調された搬送波信号であっても、好適に受信することが可能になっている。
【００４９】
なお、上位レイヤデータ部分の復調制御を行う場合、選択部１９はヘッダーに含まれる変調方式を示す情報を取得し、サブキャリア復調部１８４又は位相復調部１８１，１８２に出力する。これにより、サブキャリア復調部１８４、位相復調部１８１，１８２は搬送波信号を好適に復調できるようになる。
【００５０】
また、上記例では、ＯＦＤＭ復調部１８０及び位相復調部１８１，１８２が並行して復調を行っているが、受信信号の変調方式に応じた一の復調部のみが復調を行うようにすることも可能である。この場合、送信側の電力線搬送通信装置１は、送信信号内のプリアンブルに、搬送波信号の変調方式を示す情報を含める。受信側の同期検出部１６はこの情報を読み出すことにより搬送波信号の変調方式を検出し、制御部１７に出力する。制御部１７は、入力された変調方式に基づく復調方式の指定を復調部１８及び選択部１９に出力する。復調部１８は、入力された変調方式に応じた復調部のみを動作させて復調を行う。選択部１９は、入力された変調方式に応じた復調部からの出力を選択する。
【００５１】
さて、ここから、プリアンブル付加部１２３及び同期検出部１６の内部構成と同期信号の詳細について説明する。
【００５２】
まず初めに、同期信号の詳細について説明する。
【００５３】
図４（ａ）は、同期信号の信号フォーマットを示す図である。同図に示すように、同期信号は少なくとも１個（ここでは１０個）の既知の広帯域同期信号Ａ１〜Ａ１０（周波数分割多重方式の広帯域同期信号）と少なくとも１個（ここでは１０個）の既知の単一周波数同期信号Ｂ１〜Ｂ５，Ｃ１〜Ｃ５とを含んで構成される。各広帯域同期信号及び各単一周波数同期信号はいずれも所定時間長（以下、ｔとする。）の信号である。
【００５４】
図５は、周波数軸と時間軸からなる空間に同期信号の第１の例を描画したものである。この例では、図５に示すように、広帯域同期信号Ａ１〜Ａ１０はＯＦＤＭ変調方式による変調信号であり、それぞれが既知のデータを用いて変調されている。また、単一周波数同期信号Ｂ１〜Ｂ５は１１５ｋＨｚの位相変調方式による変調信号であり、それぞれが既知のデータを用いて変調されている。同様に、単一周波数同期信号Ｃ１〜Ｃ５は１３２ｋＨｚの位相変調方式による変調信号であり、それぞれが既知のデータを用いて変調されている。
【００５５】
図６は、周波数軸と時間軸からなる空間に同期信号の第２の例を描画したものである。この例では、広帯域同期信号Ａ１〜Ａ１０のみが第１の例と異なっている。すなわち第２の例による広帯域同期信号Ａ１〜Ａ１０はそれぞれ、図６に示すように、上記所定時間内に１０ｋＨｚから４５０ｋＨｚまでの周波数帯域をスイープする周波数スイープ信号である。このように、周波数スイープ信号による広帯域同期信号も、「周波数分割多重方式の広帯域同期信号」のひとつである。
【００５６】
次に、以上のような同期信号を生成するためのプリアンブル付加部１２３の内部構成について説明する。
【００５７】
図７は、プリアンブル付加部１２３の内部構成を示す図である。なお、同図には同期信号に関する部分のみを示している。また、同図には上記第１の例と第２の例の両方の同期信号を生成可能なプリアンブル付加部１２３の例を示しているが、いずれか一方の例のみに対応するプリアンブル付加部１２３を用いてもよいのは勿論である。
【００５８】
図７に示すように、プリアンブル付加部１２３は、既知データ記憶部２００と、ＯＦＤＭ変調方式による変調を行うＯＦＤＭ変調部２０１と、１１５ｋＨｚの位相変調方式による変調を行う位相変調部２０２と、１３２ｋＨｚの位相変調方式による変調を行う位相変調部２０３と、周波数スイープ信号を発生する周波数スイープ信号発生部２０４と、付加部２０５とを有している。なお、プリアンブル付加部１２３内の各変調部の詳細は、上述したＯＦＤＭ変調部１２０や位相変調部１２１，１２２と同様であるが、一次変調方式は最も低速なもの（ＢＰＳＫなど）に予め設定されている。これは、電力線搬送通信装置１間での同期信号の送受信を確実に行えるようにするためである。
【００５９】
既知データ記憶部２００は、上記低速な一次変調方式で所定時間ｔ内に送信可能な量の既知データを、ＯＦＤＭ変調方式用と位相変調方式用の２種類記憶している。
【００６０】
ＯＦＤＭ変調部２０１は、既知データ記憶部２００からＯＦＤＭ変調方式用の既知データを読み出す。そして、該既知データを用いて広帯域搬送波信号をＯＦＤＭ変調し、付加部２０５に出力する。
【００６１】
また、位相変調部２０２は、既知データ記憶部２００から位相変調方式用の既知データを読み出す。そして、該既知データを用いて１１５ｋＨｚの搬送波信号を位相変調し、付加部２０５に出力する。
【００６２】
同様に、位相変調部２０３は、既知データ記憶部２００から位相変調方式用の既知データを読み出す。そして、該既知データを用いて１３２ｋＨｚの搬送波信号を位相変調し、付加部２０５に出力する。
【００６３】
周波数スイープ信号発生部２０４は、所定時間ｔ内に１０ｋＨｚから４５０ｋＨｚまでの周波数帯域をスイープする周波数スイープ信号を発生し、付加部２０５に出力する。
【００６４】
付加部２０５は、第１の例による同期信号を用いる場合、ＯＦＤＭ変調部２０１から入力される変調信号を広帯域同期信号Ａ１〜Ａ１０として用い、また、位相変調部２０２，２０３からそれぞれ入力される変調信号を単一周波数同期信号Ｂ１〜Ｂ５，Ｃ１〜Ｃ５として用いて、図４に示したような同期信号を構成する。
【００６５】
一方、第２の例による同期信号を用いる場合、付加部２０５は、周波数スイープ信号発生部２０４から入力される周波数スイープ信号を広帯域同期信号Ａ１〜Ａ１０として用いて、図４に示したような同期信号を構成する。単一周波数同期信号Ｂ１〜Ｂ５，Ｃ１〜Ｃ５については第１の例と同様である。
【００６６】
付加部２０５は、以上のようにして構成した同期信号を、ＯＦＤＭ変調部１２０又は位相変調部１２１，１２２から入力される変調信号に付加し、レベル制御部１２４に出力する。
【００６７】
なお、レベル制御部１２４は、プリアンブル付加部１２３が出力した信号のうち上記同期信号部分の出力レベルについても、表１に示した電波法施行規則の規定（搬送波出力）に則って制御する。すなわち、上記第１の例による広帯域同期信号Ａ１〜Ａ１０（ＯＦＤＭ信号）については、伝送路に送出されるときの各サブキャリアの出力レベルの合計値が１００ｍＷになるよう、各サブキャリアの振幅を制御する。上記第２の例による広帯域同期信号Ａ１〜Ａ１０（周波数スイープ信号）については、伝送路に送出されるときの出力レベルが１００ｍＷになるよう、振幅を制御する。周波数スイープ信号は、瞬間で見れば単一周波数の信号であるからである。単一周波数同期信号Ｂ１〜Ｂ５，Ｃ１〜Ｃ５については、伝送路に送出されるときの出力レベルが３５０ｍＷになるよう、振幅を制御する。
【００６８】
次に、以上のようにして生成された同期信号を用いて同期を確立する同期検出部１６の内部構成について説明する。
【００６９】
図８は、同期検出部１６の内部構成を示す図である。同図に示すように、同期検出部１６は、広帯域同期信号検出部１６Ａ及び単一周波数同期信号検出部１６Ｂを備えている。広帯域同期信号検出部１６Ａは、周波数スイープ信号を検出する周波数スイープ信号判定部１６０と、ＯＦＤＭ変調方式による受信信号の復調を行うＯＦＤＭ復調部１６１と、比較部１６２とを有している。また、単一周波数同期信号検出部１６Ｂは、１１５ｋＨｚの位相変調方式による受信信号の復調を行う位相復調部１６３と、１３２ｋＨｚの位相変調方式による受信信号の復調を行う位相復調部１６４と、比較部１６５とを有している。なお同期検出部１６内の各復調部の詳細は、上述したＯＦＤＭ復調部１８０や位相復調部１８１，１８２と同様である。同期検出部１６はさらに、既知データ記憶部２００と同じ既知データを記憶する既知データ記憶部１６６及び同期確立判定部１６７も備えている。
【００７０】
周波数スイープ信号判定部１６０、ＯＦＤＭ復調部１６１、及び位相復調部１６３，１６４には、受信部１５が出力したデジタル信号が入力される。
【００７１】
周波数スイープ信号判定部１６０は、入力されたデジタル信号に上述した周波数スイープ信号（上記所定時間内に１０ｋＨｚから４５０ｋＨｚまでの周波数帯域をスイープする信号）が含まれているか否かを検出する。そして検出した場合に、検出したことを示す検出情報を同期確立判定部１６７に出力する。
【００７２】
ＯＦＤＭ復調部１６１及び位相復調部１６３，１６４は、入力されたデジタル信号をそれぞれが対応する変調方式により復調し、復調データを対応する比較部に出力する。比較部１６２，１６５は、入力された復調データを既知データ記憶部１６３に記憶される既知データを比較し、一致していれば、その既知データを検出したことを示す検出情報を同期確立判定部１６７に出力する。一致していなければ出力しない。
【００７３】
同期確立判定部１６７は、広帯域同期信号検出部１６Ａによって１つでも広帯域同期信号が検出された場合に、検出された広帯域同期信号を用いて、受信信号との同期を確立するための同期確立処理（第１の同期確立処理）を行う。具体的には、検出された広帯域同期信号に同期するクロックを生成し、電力線搬送通信装置１内の各部に供給する。
【００７４】
第１の同期確立処理を開始したものの失敗した場合、同期確立判定部１６７は、広帯域同期信号に続いて検出されるはずの単一周波数同期信号が、単一周波数同期信号検出部１６Ｂにより検出されているか否かを判定する。検出されていれば、検出された広帯域同期信号及び単一周波数同期信号を用いて、受信信号との同期を確立するための同期確立処理（第２の同期確立処理）を行う。具体的には、検出された広帯域同期信号及び単一周波数同期信号に同期するクロックを生成し、電力線搬送通信装置１内の各部に供給する。
【００７５】
なお、「第１の同期確立処理を開始したものの失敗した場合」には、例えばＯＦＤＭ変調方式による通信を開始してみたものの、エラー過多などで通信ができなかった場合を含む。このような場合、同期が外れている可能性があるので、第２の同期確立処理を行うことで通信可能になる可能性がある。
【００７６】
また、同期確立判定部１６は、広帯域同期信号が検出されていない場合（第１の同期確立処理が実行されない場合）であっても、単一周波数同期信号検出部１６Ｂにより単一周波数同期信号が検出されていれば、その単一周波数同期信号を用いて、受信信号との同期を確立するための同期確立処理（第３の同期確立処理）を行う。
【００７７】
同期確立判定部１６は、上記各同期確立処理を行った場合、各同期確立処理を行ったことを示す情報を制御部１７に通知する。また、同期確立判定部１６は、広帯域同期信号の検出数をカウントし、制御部１７に通知する。
【００７８】
図４（ｂ）及び図４（ｃ）には、同期信号の検出結果の例を示している。なお、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示した同期信号は図４（ａ）の同期信号に対応しており、検出されなかった部分を記号「？」により示している。図４（ｂ）及び図４（ｃ）の例では、それぞれ広帯域同期信号の検出数は４及び０となっている。
【００７９】
制御部１７は、同期確立判定部１６から各同期確立処理を行ったことを示す情報が通知された場合、上述したように、復調部１８に復調処理を開始させる。そして、その結果、正常に通信ができているか否かを判定し、通信できていないと判定した場合には、同期失敗を示す情報を同期確立判定部１６に出力する。
【００８０】
また、制御部１７は、第２又は第３の同期確立処理が行われた後、正常に通信ができていないと判定した場合、送信元の電力線搬送通信装置１が送信信号の変調に用いる変調方式を位相変調方式（１１５ｋＨｚ又は１３２ｋＨｚの位相変調方式）に切り替えさせるための制御信号を生成し、通信部１０に送信させる。この制御信号を受信した電力線搬送通信装置１の制御部１７は、選択部１１が選択する変調方式を、受信した制御信号に従って位相変調方式に切り替える。
【００８１】
さらに、制御部１７は、広帯域同期信号の検出数が所定値以下であるであるか否かに応じて、送信元の電力線搬送通信装置１が送信信号の変調に用いる変調方式を制御する。具体的には、広帯域同期信号の検出数が所定値以下である場合に、送信元の電力線搬送通信装置１が送信信号の変調に用いる変調方式を位相変調方式（１１５ｋＨｚ又は１３２ｋＨｚの位相変調方式）に切り替えさせるための制御信号を生成し、通信部１０に送信させる。
【００８２】
図４（ｂ）及び図４（ｃ）の例では、上述したように広帯域同期信号の検出数はそれぞれ４及び０である。したがって、上記所定値を０とすると、図４（ｂ）では制御信号は送信されず、図４（ｃ）では制御信号が送信されることになる。
【００８３】
以上説明したように、電力線搬送通信装置１、及び電力線搬送通信装置１により構成される電力線搬送通信システムによれば、広帯域同期信号のみにより同期信号を構成した場合には同期が確立できない程度の伝送路状態（第１の同期確立処理が実行されないか又は失敗するような場合）であったとしても、単一周波数同期信号で同期が取れるので、できるだけＯＦＤＭ変調方式による通信を行えるようになっている。
【００８４】
また、広帯域な変調方式（ＯＦＤＭ変調方式など）を用いた通信を好適に行える可能性が低い場合を適切に検出し、そのような場合に、広帯域な変調方式に代えて狭帯域な位相変調方式を用いるようにすることができる。つまり、ＯＦＤＭ変調方式を諦めて位相変調方式に切り替えるタイミングを、適切に判定することができるようになる。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
【００８６】
例えば、上記実施の形態ではプリアンブル付加部１２３内にＯＦＤＭ変調部２０１等の各種変調部を備えたが、このようにＯＦＤＭ変調部１２０等と別にプリアンブル用の変調部を用意するのではなく、プリアンブル用にもＯＦＤＭ変調部１２０等を用いることとしてもよい。また、レベル制御部１２４で行っている各サブキャリアもしくはサブキャリアグループの送信出力制御を、ＯＦＤＭ変調部１２０と協働、もしくはＯＦＤＭ変調部１２０のみで行うようにしてもよい。
【００８７】
また、上記実施の形態では、同期信号検出を、受信信号の復調データと既知データとを比較することにより行っているが、既知信号の変調信号を記憶しておき、受信信号との相関を算出することにより同期信号を検出することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態による電力線搬送通信装置のシステム構成及び機能ブロックを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態による電力線搬送通信装置の各機能ブロックの内部構成を示す図である。（ａ）はＯＦＤＭ変調部の内部構成、（ｂ）は送信部の内部構成、（ｃ）は受信部の内部構成、（ｄ）はＯＦＤＭ復調部の内部構成をそれぞれ示している。
【図３】本発明の実施の形態において伝送路に送出される信号の信号フォーマットを示す図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施の形態による同期信号の信号フォーマットを示す図である。（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の実施の形態による同期信号の検出結果の例を示す図である。
【図５】周波数軸と時間軸からなる空間に、本発明の実施の形態による同期信号の第１の例を描画した図である。
【図６】周波数軸と時間軸からなる空間に、本発明の実施の形態による同期信号の第２の例を描画した図である。
【図７】本発明の実施の形態によるプリアンブル付加部の内部構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態による同期検出部の内部構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１      電力線搬送通信装置
５      インタフェース部
１０    通信部
１１    選択部
１２    変調部
１３    送信部
１４    マルチプレクサ
１５    受信部
１６    同期検出部
１６Ａ  広帯域同期信号検出部
１６Ｂ  単一周波数同期信号検出部
１７    制御部
１８    復調部
１９    選択部
１２０，２０１  ＯＦＤＭ変調部
１２１，１２２，２０２，２０３  位相変調部
１２３  プリアンブル付加部
１２４  レベル制御部
１２６  Ｓ／Ｐ部
１２７  サブキャリア変調部
１２８  ＩＦＦＴ部
１３０  Ｄ／Ａ部
１３１  ＬＰＦ部
１３２  ＡＭＰ部
１５０  ＬＰＦ部
１５１  ＡＭＰ部
１５２  Ａ／Ｄ部
１６０  周波数スイープ信号判定部
１６１，１８０  ＯＦＤＭ復調部
１６３，１６４，１８１，１８２  位相復調部
１６６，２００  既知データ記憶部
１６２，１６５  比較部
１６７  同期確立判定部
１８３  ＦＦＴ部
１８４  サブキャリア復調部
１８５  Ｐ／Ｓ部
２０４  周波数スイープ信号発生部
２０５付加部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010124393.tif 000009
【図７】
2010124393.tif 000010
【図８】
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